基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

有轨电车永磁牵引系统PWM调制策略研究

有轨电车永磁牵引系统具有功率大、功率器件开关频率低的特点,为解决其不能全程异步调制、低次谐波大的问题,研究了一种基于中间60°同步调制的多模式PWM调制策略。有轨电车永磁牵引系统在应用矢量控制的基础上,通过采用多模式PWM调制策略,实现了全速度范围内从异步SPWM调制、同步SPWM调制、中间60°同步调制和方波调制之间的平滑过渡,输出电流畸变率小于18%,有效降低了电流谐波。现场实验结果表明,该方法具有良好的实用性和有效性。     

变频调速电压同步SVPWM波生成方法仿真分析

分析了可用于大功率牵引传动领域的空间电压矢量同步脉宽调制的实现原理,给出了牵引逆变器输出电压波形满足同步、三相对称、半波对称的条件.同时得到了在开环变频调速过程中,采用同步SVPWM控制时,逆变器输出电压电流仿真波形,并对其进行了谐波特性分析.仿真结果证明了采用同步空间矢量脉冲宽度调制的一系列优点.     

有轨电车用永磁电机同步调制技术研究

永磁同步电机相比于异步电机以其自身的明显优势在轨道交通领域有着越来越广泛的应用。本文针对有轨电车用永磁电机脉冲调制方式,分析了现有的永磁电机脉冲同步调制技术的难点及存在的问题。结合有轨电车用永磁电机的特性以及工程实际,提出了一种简单有效的脉冲同步调制方法。该调制方法以空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本理论为基础,低速下采用异步调制模式,高速下采用五段式和七段式混合同步调制的模式,针对不同的调制区间采用不同的载波比构建电压脉冲。实验证明,本调制方式可以实现电机在高速区的同步调制,输出电压脉冲稳定,不同载波比切换过程中无冲击,易于工程化实现。     

一种内置式永磁同步电动机的非线性转矩控制方法

提出并仿真验证了一种内置式永磁同步电动机的简化的非线性控制方法。该方法根据速度和直流电源的电压来调整电流命令,同时充分利用了内置式永磁同步电动机的转矩,实现了MTPA最大转矩/电流和弱磁两种控制模式。对于电机转矩和电流命令间的非线性关系,采用了泰勒级数展开的方法实现了线性化。该方法不需要查表,计算量也很小,通过在20 kW电机模型中仿真,验证了算法的稳态和动态性能。     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

PMSM转子初始位置检测方法的研究与应用

为确保永磁同步电动机高性能调速系统所要求的高转矩、无反转启动特性,结合变频控制器的控制性能,提出了一套转子初始位置检测的实用方案.依据永磁同步电动机的凸极效应及铁心磁饱和特性,采用SVPWM调制方式,通过向电机施加不同方向的等幅电压矢量、检测和比较定子电流响应变化速率,实现转子初始位置的检测.实验结果验证了该方案的有效性和可行性,可作为一个功能模块在永磁同步电动机调速控制器产品中得到应用.     

SVPWM过调制法在永磁牵引逆变器中的应用

为了提高地铁牵引逆变器直流母线电压利用率,将基于叠加原理的过调制处理算法,应用在永磁同步电动机控制系统中,以减小电压谐波畸变率和转矩波动。文章先介绍过调制算法的原理,然后给出永磁同步电动机的运行方式及各个同步区的调制模式,最后在Matlab/Simulink环境下,建立永磁同步电动机控制系统的仿真模型,将基于叠加原理的过调制算法和传统单模式过调制算法进行对比仿真。结果表明,采用前者输出相电压谐波含量得到明显的抑制,转矩波动较小。     

变速永磁同步发电系统功率分析

针对内燃机车永磁同步发电系统电机运行效率和功率因数较低的问题,应用最大转矩电流比(MTPA)控制策略来控制牵引变流器,并分析电压极限椭圆限制下的MTPA控制,与单位功率因数控制和id=0控制策略下的功角、功率因数和效率进行对比。仿真对比分析表明:id=0控制调速范围较窄,单位功率因数控制高转速下运行不稳定,MTPA控制可以在全速范围内稳定运行,并且提高了永磁同步发电机的功率因数和效率,增加了系统的稳定性。     

永磁同步电动机伺服系统CAN网络化设计

针对传统的电机伺服控制系统难于实现设备之间以及系统与外界之间信息交换的弊端,采用CAN总线技术组建多主分布式永磁同步电动机伺服系统CAN通信网络,以实现对永磁同步电动机伺服系统实时控制。通过对永磁同步电动机的速度、电压、电流、有功功率等的检测以及电机起停控制为例介绍了CAN总线在永磁同步电动机伺服系统中的应用。     

一种恒定开关频率的永磁同步电动机直接转矩控制方法

文章对永磁同步电机的直接力矩控制算法进行了研究，提出基于DSP控制的恒定开关频率的永磁同步机直接转矩控制方法，它充分利用功率开关器件的开关频率能力，使转矩脉动达到最小；同时提出了适用于同步电动机的直接转矩控制开关表。在理论分析的基础上对其进行了仿真研究。仿真结果证实了该控制方法的可行性，系统转矩动态曲线显示了良好的动态性能。     

大功率永磁辅助同步磁阻牵引电机磁极优化

永磁牵引系统是下一代轨道交通的发展方向,但高速惰行、带速重投和匝间短路等难题阻碍了永磁牵引的应用,永磁辅助同步磁阻电机是解决上述难题的最佳选择。总结了永磁辅助同步磁阻电机的设计方法,设计了3层U型磁障大功率牵引驱动电机,给出了各层磁障对应的极弧系数和磁障张角以及永磁体最佳尺寸比。提出用偏心气隙结合不均匀磁桥对磁极结构进行优化。发现气隙比为1.63时,抑制转矩脉动的效果最佳;而不均匀磁桥不仅可以降低转矩脉动,还使转子的机械强度得到提高。对所设计的380 kW永磁辅助同步磁阻牵引电机的分析表明,所提出的方法可有效地降低转矩脉动。     

抑制PMSM周期性转矩脉动的迭代学习方法

为了抑制永磁同步电机高性能伺服应用中的低速转矩脉动,在探讨转矩脉动传统抑制方法的基础上,分析并指出主要成分的周期特性,提出永磁同步电机恒压频比控制中通过迭代学习控制抑制周期性转矩脉动的方法,通过在线学习补偿电机控制电压来抑制转矩脉动,设计了控制器并作了收敛性分析.仿真结果表明:迭代学习快速收敛,可有效减小转矩脉动,转矩...     

基于有源阻尼的大功率永磁牵引电机电流控制

相比于异步电机,永磁同步电机具有功率密度高、效率高、可轻量化等优点,在大功率牵引传动领域得到了越来越多的研究.由于牵引变流器中二次谐振回路的存在,永磁电机的电压和电流在特定的定子频率点会产生振荡,影响系统的稳定运行,而传统的永磁电机电流控制方法无法有效抑制此振荡.为此,提出了一种基于有源阻尼注入方法的新型电流控制策略,...     

双三相永磁同步电机在混合储能系统中的转矩分配控制策略

针对电动汽车航能力差、电机控制不稳定的问题,将双三相永磁同步电机应用于电动汽车上,并设计了一种基于混合储能系统(HESS)的多相电机转矩分配控制策略。首先,利用矢量控制方式对永磁同步电机转矩与定子磁通之间的关系进行分析,得出转矩矢量表达式。其次,基于磁通和转矩的增量,提出了绕组去耦补偿、磁通观测和参数辨识方法,通过磁通参考值与磁通观测器之间的误差计算电压参值。最后,采用Matlab/Simulink软件对所提出的永磁同步电机控制系统进行仿真实验与分析。仿真结果表明:在所提控制策略下,系统负载转矩具有较强的抗干扰能力和良好的稳态性能;且具良好的电流控制效果,可在允许范围内逐步减弱至平衡状态。     

电力机车PMSM自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在d-q坐标系下的数学模型。针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;为考察d轴电压过零跳变对转速控制及转矩观测性能的影响,在d轴电压控制器设计中引入Nussbaum函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,当转矩时变或d轴电压过零时,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。